阻燃高分子材料的研究进展及其在工程领域的应用

王秀林

摘 要： 近几十年来，大量的高分子材料被应用于汽车、道路以及建筑领域，对于推动相关工程领域的发展起到了重要的推动作用，在汽车工程以及房屋建筑工程领域，阻止汽车以及房屋建筑在使用期间燃烧是确保使用者生命安全的重要方面，因此阻燃高分子材料是高分子材料中重点研究的方向之一，并在汽车工程以及建筑工程领域有着广泛的应用。本文主要阐述了两种主要类型的阻燃高分子材料的研究进展，并分析了阻燃高分材料在建筑工程及汽车工程领域的具体应用情况。

关键词：阻燃高分子材料;建筑工程;汽车工程

当前在阻燃高分子材料领域主要存在两种不同的类型，一是本征型阻燃高分子材料，这一高分子材料其主要的制作方式为在高分子聚合物的侧链或者是主链中添加小分子，使得添加小分子后的高分子聚合物具备阻燃特性;二是添加型阻燃高分子材料，这一阻燃高分子材料的制作方式主要是通过在主高分子聚合物中添加阻燃剂成分，从而使得这两者的混合物具备较好的阻燃属性，而根据在主高分子聚合物中添加的阻燃剂类型的不同，阻燃高分子材料又分为了添加有机阻燃剂的阻燃高分子材料、添加无机阻燃剂的阻燃高分子材料以及添加复合型阻燃剂的阻燃高分子材料。

1.阻燃高分子材料类型及研究进展

1.1本征型阻燃高分子材料

本征型阻燃高分子材料的阻燃原理主要是通过这一类型的高分子材料在高温状态下发生化学或者物理反应，从而释放阻燃性气体缓解燃烧情况来达到阻燃目的，目前在工程领域较为常用的本征型阻燃高分材料主要包括有聚氯乙烯、氯化聚乙烯等。

在制作本征型阻燃高分子材料的过程中，主要是通过向高分子聚合物的主链或者侧链上连接含有硫元素、氮元素或是含磷元素的物质，一旦出现燃烧等情况，高分子聚合物上的硫元素、氮元素或是含磷元素将发生化学反应产生阻燃气体，进而阻止火势继续燃烧。由于硫元素、氮元素以及磷元素是使高分子聚合材料具备阻燃属性的主要来源，因此阻燃高分子聚合材料中含硫量、含氮量或是含磷量越高则其阻燃效果越好。根据相关研究表明，当高分子聚合材料中的磷元素质量达到1%时，其产生的阻燃气体能够使得极限氧指数达到38%。为了增强本征型阻燃高分子材料的阻燃效果，不仅能够通过增加单一元素的含量，而且还能够通过在高分子聚合物的主链或者侧链上添加两种或者两种以上的元素来增强阻燃效果。

1.2添加型阻燃高分子材料

在阻燃高分子材料中，本征型阻燃材料主要是通过化学反应，使本征型阻燃材料在高温条件下产生阻燃气体来实现阻燃目的，而添加型阻燃高分子材料则是通过物理手段达到阻燃效果，添加型阻燃高分子材料主要是通过在原本不具备阻燃效果的高分子材料中添加阻燃效果较好的物质来改善实现对高分子材料阻燃性能的改善。根据添加物质的不同，添加型阻燃材料分为了添加有机阻燃剂、添加无机阻燃剂以及添加复合型阻燃剂三大类。

1.2.1.添加有机阻燃剂的阻燃高分子材料

在添加有机阻燃剂的阻燃高分子材料中，又细分为了含卤元素的阻燃剂和非卤元素的阻燃剂，由于含有卤元素的阻燃剂在反应过程中生成的气体具有较大的毒性，可能影响人们的生命健康，因此这一类型的阻燃剂材料在实际的应用过程中较少，而非卤元素的阻燃剂包括含硫、含磷元或者含氮的阻燃剂，而这些元素在燃烧高温的情况下所产生的气体毒性很小，因此应用较为广泛。

1.2.2.添加无机阻燃剂的阻燃高分子材料

在添加无机阻燃剂的阻燃高分子材料中，其添加的无机阻燃剂可以分为金属盐、金属氧化物和金属 氫氧化物，尽管这些无机阻燃剂的阻燃效果都比较好，然而这些阻燃剂成分与高分子聚合物的融合度较差，在发生火灾时，这些无机阻燃剂的烟雾消除效果也不理想，而烟雾的吸入也可能对人们的生命安全造成一定威胁。

1.2.3.添加复合型阻燃剂的阻燃高分子材料

复合型阻燃剂是通过在高分子材料中添加多种阻燃剂来提升阻燃效果的一类阻燃剂，相对添加单一阻燃剂成分的无机阻燃剂和有机阻燃剂而言，复合型阻燃剂往往有更好的阻燃效果。以同时添加硅系阻燃剂和磷系阻燃剂的复合型阻燃剂为例，硅系阻燃剂在高温燃烧的情况下能够形成一层保护膜，将燃烧的物体与外界空气隔绝开来，不仅如此，还能够防止磷系物质产生的阻燃气体扩散，提升燃烧物体附近的阻燃气体浓度，从而达到良好的阻燃效果。

2.阻燃高分子材料在工程领域的应用

2.1阻燃高分子材料在建筑工程中的应用

在房屋建筑使用过程中，一旦发生火灾将造成一定的人员伤亡以及财产损失，因此近年来，房屋建筑的防火研究备受关注，而在房屋建筑中使用阻燃材料能够达到较好的防火效果，降低火灾事造成的伤害。经过相关研究表明，聚氯乙烯是一种良好的阻燃高分子材料，目前这一材料已经被制作成为了无纺纸，在进行房屋建筑的墙体建造时，聚氯乙烯无纺纸融入墙体中能够起到较好的防火效果。

2.2阻燃高分子材料在汽车工程中的应用

在汽车事故中，一旦汽车碰撞后出现燃烧，则会给驾驶人员及乘客的生命安全造成极大的威胁，因此汽车防火非常关键。目前在汽车工程中，为了降低汽车起火所带来的危害，在汽车中容易起火的承重零部件、内饰件、新能源动力电池等部件的高分子材料中添加阻燃剂是提高汽车安全性的主要手段之一。

3.总结

火灾对于人们的生命安全产生了巨大的威胁，而当前房屋建筑以及汽车工程中所使用的大部分高分子材料并不具备较好的防火性，因此要提升相关工程的防火性需要在相关工程中使用本征型阻燃高分子材料和添加型阻燃高分子材料。

参考文献：

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（湖南工学院，湖南 衡阳421010）